55 生态系统的稳定性 学案1人教版必修3.docx

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55生态系统的稳定性学案1人教版必修3

第5课时　生态系统的稳定性

[目标导读]　1.通过对教材P109～110的实例分析，理解生态系统的自我调节能力。

2.阅读教材P110～111，区分抵抗力稳定性和恢复力稳定性，并简述提高生态系统稳定性的措施。

3.设计并制作生态缸，观察其稳定性。

[重难点击]　1.生态系统的自我调节能力。

2.抵抗力稳定性和恢复力稳定性。

3.设计并制作生态缸，观察其稳定性。

1．生态系统的结构包括组成成分、食物链和食物网，组成成分有非生物的物质和能量、生

产者、消费者、分解者，食物网的复杂程度取决于有食物联系的生物的种类。

2．生态系统的功能包括能量流动、物质循环、信息传递，其中单向流动的是能量流动，循

环流动的是物质循环，双向传递的是信息传递。

3．森林中，狼依据兔的气味去猎捕后者，兔依据狼的气味躲避猎捕，这说明信息传递能够

调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定。

4．在一个系统中，系统本身工作的效果，反过来又作为信息调节该系统的工作，这种调节

方式叫做反馈调节。

该调节是生命系统中非常普遍的调节机制，对于机体维持稳态具有重要意义。

课堂导入

2013年7月19日，安徽巢湖东半湖蓝藻爆发，双桥河入湖口、巢湖湿地及孙村、温村一带湖岸沿线蓝藻聚集，水体发出阵阵腥臭，部分水域蓝藻粘稠，几成冻湖。

如何让巢湖修复它的结构和功能呢？

今天我们共同学习生态系统的稳定性，探讨解决巢湖污染的方法。

探究点一　生态系统的自我调节能力

稳态是生命系统的特征，所以生态系统也具有这种特征。

阅读教材P109～110，结合材料思考下面的问题：

1．材料1　亚马逊森林已经存在至少上千万年了，中间尽管经常遭受洪涝、火烧、虫害，

也遭受人类的砍伐与放牧等活动的干扰，但现在依然保持着森林景观。

材料2　森林火灾（左）和火烧后的恢复（右）

从材料1、2看出，生态系统所具有的保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力，叫做生态系统的稳定性。

2．请完善下面一个亚马逊森林中食虫鸟种群和害虫种群之间调节关系的概念模型，并思考：

（1）从食虫鸟种群和害虫种群数量相对稳定的过程分析，生态系统具有稳定性的原因：

生态系统具有一定的自我调节能力。

（2）该生态系统具有抑制或减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化的能力，这种能力称为负反馈调节，它在生态系统中普遍存在，是生态系统自我调节能力的基础。

（3）该种调节方式只在生态系统中存在吗？

答案　不是，在生命系统的各个层次上均有体现。

3．已经污染的湖泊中污染状况加剧，如下图：

（1）从材料看出，该生态系统具有加速最初发生变化的那种成分所发生的变化的能力，这种能力称为正反馈调节，该实例说明生态系统的自我调节能力是有一定限度的。

（2）正反馈调节一定向坏的方面发展吗？

答案　不一定，它还会使好的方面更好。

归纳提炼

1．生态系统稳态的理解

（1）生态系统的稳态是系统发展的结果，生态系统的稳定性不是绝对稳定，而是指生态系统的结构与功能保持动态平衡状态。

①结构相对稳定：

动植物的种类和数量相对稳定。

②功能相对稳定：

物质与能量输入和输出相对平衡。

③可打破重建：

在遵循生态系统规律的前提下依据人类的需要，打破原有平衡，建立更加高效的平衡。

（2）生态系统的自我调节能力不是无限的，当外界干扰因素的强度超过一定限度时，生态系统的自我调节能力会迅速丧失。

2．生态系统的自我调节能力主要表现在3个方面

第一，是同种生物的种群密度的调控，这是在有限空间内比较普遍存在的种群变化规律。

第二，是异种生物种群之间的数量调控，多出现于植物与动物或动物与动物之间，常有食物链关系。

第三，是生物与环境之间的相互调控。

生态系统总是随着时间的变化而变化的，并与周围的环境有着很密切的关系。

生态系统的自我调节能力是以内部生物群落为核心的，有着一定的承载力，因此生态系统的自我调节能力是有一定限度的。

3．生态系统的负反馈调节和正反馈调节的比较

比较

负反馈调节

正反馈调节

作用

是生态系统自我调节能力的基础，能使生态系统最初发生的那种变化向相反的方向发展，使生态系统达到并保持相对稳定

加速生态系统最初所发生的变化，使生态系统向着更好或更坏的方向发展，即人们常说的良性循环或恶性循环

结果

抑制或减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化

加速最初发生变化的那种成分所发生的变化

活学活用

1．判断下列关于负反馈调节的叙述的正误：

（1）负反馈调节在生物群落中普遍存在，但在生物群落与无机环境之间不存在

（　　）

（2）当农田里蚜虫的数量增多时，七星瓢虫的数量也会增多，这样蚜虫种群数量的增长就会受到抑制，这属于生物群落内的负反馈调节（　　）

（3）负反馈调节在生态系统中普遍存在，它是生态系统自我调节能力的基础

（　　）

（4）森林中，害虫数量增加时食虫鸟也会增多，害虫种群的增长就受到抑制，这不属于负反馈调节（　　）

（5）动物的激素调节中也存在负反馈调节（　　）

（6）当外界干扰强度超过一定限度时，生态系统的自我调节能力将会丧失

（　　）

答案　

（1）×　

（2）√　（3）√　（4）×　（5）√　（6）√

解析　负反馈调节是生态系统自我调节能力的基础，能使生态系统达到和保持平衡及稳定，它不仅存在于生态系统的生物群落之间，也存在于生物群落与无机环境之间，它的特点是通过自我调节能力，使生态系统内的种群数量保持相对平衡，这种调节往往是通过生物与生物之间的捕食关系来实现的。

探究点二　抵抗力稳定性和恢复力稳定性

1．生态系统的稳定性可分为两种类型。

它们之间既有区别又有联系。

分析下面的材料，并

完成问题。

材料　话说乾隆下江南时，到了苏州一水乡，看到小桥流水人家，别具风情。

水乡人家上游淘米洗菜，下游洗澡洗衣，即便如此，水仍然很清澈。

这番景象让乾隆大为惊奇。

可是，他也发现苏州虎丘外围的河流被众多染坊流出的废水污染得肮脏不堪、臭气熏天，于是他立即下令严禁商贾平民在虎丘一带开设染坊。

迫于官府的法令，虎丘一带原有的数十家染坊不得不搬迁至远离虎丘的苏州远郊，从此以后虎丘重现绿水青山。

（1）水乡人家在河流中淘米洗菜、洗澡洗衣，河水能通过物理沉降、化学分解和微生物的分解，很快消除污染，使河流中的生物种类和数量没有受到明显的影响，说明河流生态系统具有一定的自我调节能力。

（2）像苏州水乡的河水那样，生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构和功能保持原状的能力，叫做抵抗力稳定性。

（3）众多染坊废水流入虎丘外围的河流，远远超出了它的自我调节能力，河流生态系统被破坏。

（4）染坊停止排污后，被破坏的河流生态系统恢复到原状，这种能力叫做恢复力稳定性。

2．材料　在北极苔原生态系统中，动植物种类稀少，营养结构简单，其中生产者主要是地

衣，其他生物大都直接或间接地依靠地衣来维持生活。

假如地衣受到大面积破坏，整个生态系统就会崩溃。

相反，在热带雨林中，动植物种类繁多，营养结构非常复杂，假如其中的某种植食性动物大量减少，它在食物网中的位置还可以由这个营养级的多种生物来代替，整个生态系统的结构和功能仍然能够维持在相对稳定的状态。

由材料看出：

生态系统中的组分越多，营养结构越复杂，自我调节能力越强，抵抗力稳定性就越高。

热带雨林生态系统遭到破坏后恢复原状所需的时间长，所以恢复力稳定性较低。

相反，生态系统中的组分越少，营养结构越简单，自我调节能力越差，抵抗力稳定性就越低。

像北极苔原生态系统遭到破坏后恢复原状所需的时间短，所以恢复力稳定性较高。

3．分析实例说明提高生态系统稳定性的措施

（1）对森林生态系统的利用，要有计划地采伐，防止过度采伐，并且要伐种兼顾。

由此说明提高生态系统的稳定性要控制对生态系统干扰的程度，对生态系统的利用应该适度，不应超过生态系统的自我调节能力。

（2）农田生态系统需要不断地施肥、灌溉，控制病虫害，并且推广秸秆还田，以减少农田的输出。

由此说明提高生态系统的稳定性，要对人类利用强度较大的生态系统实施相应的物质、能量投入，以保证生态系统内部结构与功能的协调。

小贴士　辨析生态系统抵抗力稳定性、恢复力稳定性和总稳定性的关系

（1）图中两条虚线之间的部分表示生态系统功能正常的作用范围。

（2）y表示一个外来干扰使之偏离这一范围的大小，偏离的大小可以作为抵抗力稳定性的定量指标，偏离大说明抵抗力稳定性弱；反之，抵抗力稳定性强。

（3）x可以表示恢复到原状态所需的时间，x越大，表示恢复力稳定性越弱；反之，恢复力稳定性越强。

（4）TS表示曲线与正常范围之间所围成的面积，可作为总稳定性的定量指标，这一面积越大，则说明这个生态系统的总稳定性越弱。

归纳提炼

抵抗力稳定性和恢复力稳定性的比较

抵抗力稳定性

恢复力稳定性

区别

实质

保持自身结构功能相对稳定

恢复自身结构功能相对稳定

核心

抵抗干扰、保持原状

遭到破坏、恢复原状

影响因素

一般地说，生态系统中物种丰富度越大，营养结构越复杂，抵抗力稳定性越高

一般地说，生态系统中物种丰富度越小，营养结构越简单，恢复力稳定性越高

联系

①一般呈相反关系，抵抗力稳定性强的生态系统，恢复力稳定性差，反之亦然；

②二者是同时存在于同一生态系统中的两种截然不同的作用力，它们相互作用共同维持生态系统的稳定。

③二者之间及与营养结构的关系，如图所示：

活学活用

2．判断下列关于生态系统稳定性叙述的正误：

（1）森林生态系统的抵抗力稳定性和恢复力稳定性都比草原生态系统高

（　　）

（2）在一块牧草地上播种杂草形成杂草地后，其抵抗力稳定性提高（　　）

（3）在一块牧草地上通过管理提高某种牧草的产量后，其抵抗力稳定性一定提高

（　　）

（4）在一块牧草地上栽种乔木形成树林后，其恢复力稳定性下降（　　）

（5）一块弃耕后的牧草地上形成灌木林后，其抵抗力稳定性提高（　　）

答案　

（1）×　

（2）√　（3）×　（4）√　（5）√

解析　一般地说，生态系统的成分越单纯，营养结构越简单，自我调节能力就越小，抵抗力稳定性就越低。

抵抗力稳定性和恢复力稳定性一般呈相反的关系。

牧草地上通过管理提高某种牧草的产量，可能会使杂草等其他植物的种类和数量减少，导致抵抗力稳定性降低。

探究点三　设计并制作生态缸，观察其稳定性

设计并制作生态缸，观察其稳定性。

请阅读教材P112后完成下列问题。

1．实验原理

（1）生态系统的稳定性与它的物种组成、营养结构和非生物因素都有密切的关系。

（2）将少量植物，以这些植物为食的动物和其他非生物物质放入一个密封的玻璃缸中，便形成一个人工模拟的微型生态系统——生态缸。

（3）观察生态缸中生物的生存状况和存活时间的长短，了解生态系统的稳定性及影响稳定性的因素。

2.实验流程

3．生态缸的设计要求及分析

设计要求

相关分析

生态缸必须是封闭的

防止外界生物或非生物因素的干扰

生态缸中投放的几种生物必须具有很强的生活力，成分齐全（具有生产者、消费者和分解者）

生态缸中能够进行物质循环和能量流动，在一定时期内保持稳定

生态缸的材料必须透明

为光合作用提供光能；保持生态缸内温度；便于观察

生态缸宜小不宜大，缸中的水量应适宜，要留出一定的空间

便于操作；缸内储备一定量的空气

生态缸的采光用较强的散射光

防止水温过高导致水生植物死亡

归纳提炼

1．生态缸稳定性观察的注意事项

（1）首先设计一张观察记录表，内容包括植物、动物的生活情况、水质情况（由颜色变化进行判别）及基质变化等。

（2）定期观察，同时做好观察记录。

（3）如果发现生态缸中的生物已经全部死亡，说明此时该生态系统的稳定性已被破坏，记录下发现的时间。

2．结果分析

（1）生态缸中虽然成分齐全，生产者、消费者和分解者之间可以进行能量流动和物质循环，但由于生态缸中的生态系统极为简单，自我调节能力极差，所以抵抗力稳定性极低，生态系统的稳定性极易被破坏。

因此，生态缸内的生物只能保持一定时间的活性。

（2）如果生态缸是一个开放的生态系统，则生态系统的成分复杂，自我调节、自我修复和自我延续的能力强，在没有巨大外界环境干扰的情况下会长期保持相对稳定。

活学活用

3．某生物学习小组的同学用河水、洗净的砂、黑藻、食草小鱼、广口瓶、凡士林等材料制

作的生态瓶如图所示，据图回答下列问题：

（1）图________中的生物存活的时间最长，图________中的稳定性最差，原因是________________________________________________________________________。

（2）在制作生态瓶时常放入少量尿素，其作用是____________________________

________________________________________________________________________。

（3）生态系统的稳定性与它的物种组成、______________和____________________有密切的关系。

（4）制作生态瓶时应注意的事项有_______________________________

______________________________________________。

问题导析　

（1）生态瓶应放在散射光（散射光、直射光）下，黑暗中的生态瓶不能（能、不能）保持生态系统的稳定性。

（2）影响生态系统稳定性的因素有非生物因素、物种组成和营养结构等。

答案　

（1）乙　丙　暗处植物不能进行光合作用　

（2）为植物提供N源（或营养物质、肥料）　（3）营养结构　非生物因素　（4）要密封、透明；生物生活力要强；瓶中水量不能超过4/5；生物间物质循环和能量流动要合理

解析　生态系统的成分要全，食物链的组成要符合能量流动与物质循环的基本条件。

要有充足的能量补充，才能正常运转。

1．若森林地区持续干旱，树木往往会扩展根系的分布空间，以保证获得足够水分，维持生

态系统的正常功能。

这反映了森林生态系统（　　）

A．恢复力稳定性较强B．抵抗力稳定性较强

C．恢复力稳定性较弱D．抵抗力稳定性较弱

答案　B

解析　由题干分析可知，森林生态系统中树木在干旱环境下通过扩展根系的分布空间，以保证获得足够水分，这反映了森林生态系统具有较强的抵抗力稳定性。

2.如图为某一生态系统稳定性图解，对此不正确的解释是（　　）

A．a为抵抗力稳定性，b为恢复力稳定性

B．a为恢复力稳定性，b为抵抗力稳定性

C．恢复力稳定性与营养结构呈相反关系

D．抵抗力稳定性与恢复力稳定性呈相反关系

答案　B

解析　营养结构复杂表明物种丰富，动植物种类多，受到外界干扰时自我调节能力大，抵御外界的能力强，故a为抵抗力稳定性，且一旦被破坏，恢复原来状态的难度较大，b为恢复力稳定性。

3．以下关于构建人工微生态系统的说法，错误的是（　　）

A．需要考虑不同营养级生物之间的合适比例

B．提供的生物应具有较强的生活能力

C．把人工微生态系统放在阳光直射环境中即可

D．达到稳定状态的微生态系统内生物数量也是有变化的

答案　C

解析　人工微生态系统的自我调节能力较小，因此要放置在环境适宜的地方，避免阳光直接照射。

4．一森林生态系统中有甲、乙两种昆虫，原来这两种昆虫的密度长期在一定范围内波动，

保持动态平衡。

后来在时间T点，对森林施放了一种邻近林区曾多次使用的化学杀虫剂，这一生态系统就发生了变化。

如下图所示：

（1）甲昆虫是______食性昆虫，乙昆虫是______食性昆虫，甲、乙两种昆虫之间的关系为________关系。

施放化学杀虫剂后，甲昆虫密度上升的原因是__________，乙昆虫密度下降的原因是________________。

（2）施药前，该生态系统保持____________的状态，这体现了生态系统具有__________稳定性；施药后生态系统受到破坏，说明生态系统的__________能力具有一定的限度。

（3）预测施药后相当长的一段时间，该生态系统中的两种昆虫密度和森林光合作用产物量会发生怎样的变化？

这说明生态系统具有何种稳定性？

________________________

________________________________________________________________________。

答案　

（1）植　肉　捕食　具有抗药性　没有抗药性

（2）相对稳定　抵抗力　自我调节　（3）该生态系统中的两种昆虫密度和森林光合作用产物量会逐渐恢复。

这说明生态系统具有恢复力稳定性

基础过关

知识点一　生态系统的自我调节能力

1．在下列四种措施中能提高区域生态系统自我调节能力的是（　　）

A．减少该生态系统内的捕食者和寄生生物的数量

B．增加该生态系统内各营养级生物的种类

C．使生态系统内生产者和消费者在数量上保持平衡

D．减少该生态系统内生物的种类

答案　B

解析　生态系统自我调节能力的大小取决于生态系统中所包含的生物种类的多少和营养结构的复杂程度，生物种类越多，营养结构越复杂，则其自我调节能力越大。

2．某池塘中，早期藻类大量繁殖，食藻浮游动物水蚤大量繁殖，藻类减少，接着又引起水

蚤减少。

后期排入污水，引起部分水蚤死亡，加重了污染，导致更多水蚤死亡。

下列关于上述过程的叙述，正确的是（　　）

A．早期不属于负反馈调节，后期属于负反馈调节

B．早期属于负反馈调节，后期不属于负反馈调节

C．早期、后期均属于负反馈调节

D．早期、后期均不属于负反馈调节

答案　B

解析　过程的结果反过来作用于这个过程，称反馈调节；如果是使这个过程加强，就叫正反馈调节，如果是使这个过程减弱，就叫负反馈调节。

池塘早期，藻类的增多（过程），导致水蚤增多（结果），结果藻类减少（减弱），故属于负反馈调节；池塘后期，水体污染（过程），导致大量水蚤死亡（结果），接着水体进一步污染（加强），故属于正反馈调节。

3．下列哪项不属于生态系统为维持稳态而进行的反馈调节（　　）

A．生物种群密度的调控

B．异种生物种群之间的数量调控

C．生物群落与无机环境之间的相互调控

D．群落的演替

答案　D

解析　生态系统为维持自身稳态而进行的反馈调节可表现为生物种群密度的调控、异种生物种群之间的数量调控以及生物群落与无机环境之间的相互调控等。

知识点二　抵抗力稳定性和恢复力稳定性

4．如果在一个生态系统中有甲、乙、丙、丁四种生物，它们之间可以形成图中的几种结构，

其中最稳定的是（　　）

A．甲→乙→丙→丁B．

答案　D

解析　生态系统的稳定性基础在于,生态系统的自我调节能力

生态系统的营养结构的复杂程度；D项食物网最复杂→自我调节能力最大→最稳定。

5．森林生态系统能长期维持相对稳定状态的原因是（　　）

①生物多样性是自我调节能力的基础　②其抵抗力稳定性要比草原生态系统高　③其恢复力稳定性要比农田生态系统高　④有比较复杂的营养结构　⑤太阳能是维持生态系统正常运转的动力　⑥能量可以随着季节的变化而产生波动　⑦一种生物大量减少后，其位置可由同一营养级的多种生物取代　⑧生产者和分解者构成生物圈无机物和有机物的循环回路

A．①③⑤⑥⑧B．②③④⑥⑦

C．①②④⑤⑦D．①③④⑤⑧

答案　C

解析　森林生态系统的动植物种类繁多，营养结构复杂，某营养级的一些生物消失，可由该营养级的其他生物代替，故其自我调节能力较高，抵抗力稳定性较强，种群密度和群落结构能长时期处于较稳定的状态，①②④⑤⑦正确。

6．地球上各种不同类型的生态系统具有不同的调节能力。

与农田、草原、冻原等生态系统

相比较，热带雨林的自我调节能力的特点是（　　）

A．种群数量调节能力强，抵抗外界干扰能力弱

B．分解力弱，生产力强

C．抵抗外界干扰能力强，自我恢复能力弱

D．能量流动速率快，物质循环速率慢

答案　C

解析　热带雨林气候适宜，生物种类繁多，自我调节能力强，抵抗力稳定性较高，恢复力稳定性较低。

知识点三　设计并制作生态缸，观察其稳定性

7．如图所示为某同学制作的小生态瓶，据图分析不正确的是（　　）

A．该生态瓶的组成成分虽比较简单，但其群落仍存在垂直结构

B．生态瓶中生物种类稀少，没有食物链存在

C．为了保证生态瓶的正常运转，瓶内浮萍、金鱼藻、螺蛳和虾的比例应适中

D．在适宜的温度和光照条件下，该生态瓶会更稳定

答案　B

解析　在小生态瓶的不同水层有不同生物分布，所以其群落存在垂直结构，故A正确；虾和螺蛳吃金鱼藻，所以小生态瓶中有食物链存在，故B错误。

8．某生物兴趣小组的同学用河水、池泥、水藻、植食性小鱼、广口瓶、凡士林等材料制作

了3个生态瓶（如图所示）。

下列说法中错误的是（　　）

A．甲瓶中的小鱼很快死亡是因为瓶内分解者数量过少

B．乙瓶中的生物存活的时间相对较长

C．丙瓶中的分解者主要存在于河水及池泥中

D．若想维持生态平衡，丙瓶不应放在黑暗中

答案　A

解析　甲瓶中主要是因为消费者植食性（小鱼）过多，所以应保持各组分的比例合适，方能使生态瓶维持较长时间。

能力提升

9．在一片动物种类繁多的森林中，消费者、分解者的种类和数目基本稳定。

下列哪项与之

不相符（　　）

A．能量流动和物质循环保持动态平衡

B．食物链和食物网保持相对稳定

C．各类生物所含的能量值基本不变

D．各种群年龄组成维持增长型

答案　D

解析　森林中消费者、分解者的种类和数目基本稳定，则该森林是一个相对稳定的生态系统。

作为一个相对稳定的生态系统其结构保持相对稳定，即各种生物的种类及数量一般变化不大，食物链和食物网保持相对稳定；其功能相对稳定，即物质、能量的输入与输出保持动态平衡；同时各种群年龄组成维持稳定型。

10．下列曲线表示四个不同自然生态系统在受到同等程度的外来干扰后，初级消费者和次级

消费者的数量变化情况。

其中抵抗力稳定性最高的生态系统是（　　）

答案　C

解析　生态系统的稳定性包括抵抗力稳定性和恢复力稳定性。

抵抗力稳定性的本质是“抵抗干扰、保持原状”，一般而言，生态系统的成分越单纯，营养结构越简单，自我调节能力越小，抵抗力稳定性越低；反之越高。

四选项曲线中，只有C选项的曲线受干扰后，初级消费者和次级消费者的数量变化与原来变化趋势基本相同，所以该生态系统的抵抗力稳定性是最高的。

11．下列事例中，属于恢复力稳定性的是（　　）

A．由于乱砍滥伐，长江流域森林面积急剧减少，引发了百年不遇的洪涝灾害

B．当天气干旱时，草原生态系统中的动物种类和数量一般不会有太大的变化

C．乡村有一个池塘，每天都有人到池边洗东西，可池水依然清澈如故

D．一个相对封闭的生态系统中闯入某大型肉食动物后，生态系统的各种成分相互作用，直到恢复为原来的状态

答案　D

解析　所谓恢复力稳定性主要强调两点：

遭到破坏，恢复原状。

具备这两个条件的只有D。

12．下列关于生态系统稳定性的叙述，正确的是（　　）

①负反馈调节是生态系统具有自我调节能力的基础　②“遭到破坏，恢复原状”属于抵抗力稳定性　③人们对自然生态系统的“干扰”不应超过其承受能力　④热带雨林遭到严重砍伐后，其恢复力稳定性仍很强　⑤提高生态系统稳定